S. Fred Singer przewidział w 1956 roku, że ziemskie pole magnetyczne jest w stanie przechwytywać promieniowanie ze Słońca. Dzięki temu odkrycie pasów radiacyjnych Van Allena dwa lata później nie było już zaskoczeniem. Singer również jako pierwszy napisał o pilotowanej misji do dwóch małych księżyców marsjańskich – pracował wtedy na stanowisku doradcy ds. lotów kosmicznych Prezydenta Dwighta Eisenhowera. W lutym 1960 roku w liście do czasopisma Astronautics (Astronautyka), poparł on także radzieckiego naukowca Iosifa Szkłowskiego, głoszącego dość osobliwą teorię, według której Fobos i Deimos miały być pustymi w środku strukturami, zbudowanymi przez Marsjan. Singer zasugerował, że księżyce te mogłyby „usuwać promieniowanie z pasów radiacyjnych wokół Marsa, aby umożliwić Marsjanom operowanie w pobliżu planety bez zagrożenia”. Singer dodał również, że Fobos – marsjański księżyc znajdujący się bliżej planety „byłby idealną bazą kosmiczną do eksploracji załogowej Marsa”.
W niewielkich studiach finansowanych przez NASA, które zostały przeprowadzone w 1977-1978 roku, Singer dokonał pewnych zmian tej ostatniej koncepcji. Według jego wersji, uzyskał on kilka tysięcy dolarów na przeprowadzenie wstępnych badań, po tym jak zwrócił się w tej sprawie bezpośrednio do Administratora NASA Jamesa Fletchera. Jednakże od połowy do końca lat 70-tych, NASA starała się unikać tematów, które mogłyby powiązać ją z planami załogowej eksploracji poza niską orbitę Ziemi. Agencja obawiała się, że tego rodzaju plany nastawią do niej wrogo Kongres oraz Biały Dom (nie wspominając o amerykańskiej opinii publicznej), co w efekcie zagrozi jej staraniom w zabezpieczeniu funduszy na budowę promów kosmicznych. NASA odmówiła więc publikacji końcowej wersji raportu Singera, jednakże przedstawił on swoją koncepcję publicznie podczas pierwszej konferencji Case for Mars, która odbyła się w 1981 roku.
Nowsza koncepcja Singera zakładała przeprowadzenie misji eksploracyjnej do zewnętrznego księżyca Marsa – Deimosa, której koszty zamknąłby się sumą 10 miliardów dolarów. W jej wyniku załoga złożona z sześciu do ośmiu astronautów podczas swojego dwu do sześciomiesięcznego pobytu na Deimosie, sterowałaby zdalnie zespołem 10 do 20 łazików umieszczonych na powierzchni Marsa. Według Singera, zdalne operowanie pojazdami z Deimosa byłoby efektywne, ponieważ czas transmisji sygnału w obie strony pomiędzy Marsem a tym księżycem wyniósłby zaledwie około 0.2 sekundy. Choć żaden z astronautów nie wylądowałby na powierzchni Czerwonej Planety to lądownik typu ‘sample return’ zebrałby próbki z jego powierzchni i dostarczył je astronautom. Także drugi księżyc Marsa – Fobos zostałby zbadany. W tym celu na jego powierzchni dwuosobowa załoga wylądowałaby w małym pojeździe/laboratorium.
Dwóch członków załogi byłoby również „naukowcami medycznymi”, którzy zbieraliby dane na temat ludzkiej reakcji na stan nieważkości, promieniowanie oraz przedłużony okres izolacji w niewielkiej przestrzeni. Ekspedycja PH-D dostarczyłaby zatem nowych, ważnych danych na temat długotrwałych lotów kosmicznych, których analiza umożliwiłaby bardziej ambitne wyprawy w przyszłości – w tym uwzględniające lądowania misji załogowych na Marsie.
Pojazd kosmiczny koncepcji PH-D posiadałby masę około 300 ton w momencie opuszczania ziemskiej orbity, co czyniłoby z niego jedną z lżejszych koncepcji zaproponowanych dla załogowego pojazdu eksploracyjnego, udającego się do Marsa. Składałby się on z trzech części. Pierwszą z nich byłby mieszkalny habitat, zawierający pomieszczenia załogi, kuchnię, system odzysku wody i przetwarzania ścieków, miejsce rekreacyjno-konferencyjne oraz stację dowodzenia/kontroli, pełniącą funkcję kokpitu. Drugą część – sekcję eksperymentalną – zajmowałoby laboratorium, od 10 do 20 łazików przeznaczonych do eksploracji Marsa, „duża liczba” penetratorów zdolnych do twardego lądowania na powierzchni planety, „kilka” orbiterów oraz załogowy pojazd/laboratorium przeznaczony do badan Fobosa. Trzecia cześć – sekcja napędowa, zawierałaby systemy napędu chemicznego oraz jonowego (przy czym ten drugi wykorzystywałby energię elektryczną pochodzącą z zestawu ogniw fotowoltaicznych).
Singer zaproponował start misji z ziemskiej orbity w latach 1990-1991, aby wykorzystać w locie manewr asysty grawitacyjnej podczas przelotu w pobliżu Wenus, co zwiększyłoby prędkość pojazdu bez konieczności zużycia cennego zapasu paliwa. Rozpoczęcie misji PH-D wiązałoby się z uruchomieniem bezzałogowej sekcji wyposażonej w jonowy system napędowy, która rozpoczęłaby zwiększanie swojej prędkości oddalając się spiralnie od Ziemi.
Ten system napędowy wykorzystywałby elektryczność generowaną przez duży zestaw ogniw fotowoltaicznych, do jonizacji i wyrzucania atomów argonu, wytwarzając stały, niewielki ciąg przez długi okres czasu, zużywający tylko minimalną ilość paliwa. Silnik jonowy zmniejszyłby także wymaganą ilość klasycznego paliwa chemicznego, które byłoby konieczne do wykonania samej misji oraz zaplanowanych transferów Ziemia-Mars, a także umożliwiłoby pewną elastyczność w ostatecznej dacie opuszczenia Deimosa i powrotu na Ziemię. Kilka tygodni po tym jak uruchomiono by napęd jonowy, gdy uzyskałby on prędkość zbliżoną do prędkości ucieczki, pozwalającej sekcji na opuszczenie rejonu Ziemi, astronauci wraz habitatem i sekcją eksperymentalną skorzystaliby z napędu chemicznego by w szybki sposób zbliżyć się do sekcji napędowej, a następnie do niej zacumować.
Po zakończeniu eksploracji, przed opuszczeniem Deimosa astronauci odrzuciliby sekcję eksperymentalną. Po powrocie na wysoką orbitę okołoziemską, habitat odłączyłby się od sekcji napędowej i użył swojego własnego napędu chemicznego do znacznego obniżenia orbity, dzięki czemu mógłby on zbliżyć się i zostać pochwycony przez wysłany w tym celu wahadłowiec kosmiczny. Według Singera czas trwania całej misji eksploracyjnej w koncepcji PH-D wyniósłby „nieco mniej niż dwa lata”.
David S.F. Portree
Beyond Apollo blog
Na podstawie:
“The PH-D Proposal: A Manned Mission to Phobos and Deimos,” AAS 81-231, S. Fred Singer, The Case for Mars, Penelope Boston, editor, 1984, pp. 39-65; paper presented at the Case For Mars conference, Boulder, Colorado, April 29-May 2, 1981.
{module [346]}
